CN108531710A - 一种脉冲电流快速提高30MnSi钢耐腐蚀性能的方法 - Google Patents

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Abstract

一种脉冲电流快速提高30MnSi钢耐腐蚀性能的方法，属于金属材料处理领域。30MnSi钢作为柔性软管铠装层的主要材料，在服役过程中，长期遭受海水的侵蚀。本发明通过控制脉冲电流参数：频率1Hz，脉宽100μs～200μs，电流密度10～4000A/mm2，作用时间100μs～1ms。通过脉冲电流可对其组织中的铁素体和珠光体的相对含量产生一定影响，从而有效提高其在海水中的耐腐蚀性能。本发明通过精确控制脉冲电流参数等条件，可有效改善30MnSi钢的耐腐蚀性能，降低其在海水中的腐蚀速率，从而保障海洋油气输送管道的正常服役，减少经济损失。

Description

一种脉冲电流快速提高30MnSi钢耐腐蚀性能的方法
技术领域
本发明属于金属材料处理领域，具体涉及一种脉冲电流快速提高30MnSi钢耐腐蚀性能的方法。
背景技术
随着海洋石油开发向更深海域发展，对海洋输送管道的耐腐蚀性能要求日益提高。然而每年由于钢铁锈蚀造成的腐蚀损耗非常严重，因此有必要开发高附加值的海洋耐蚀钢。30MnSi(0.3C-0.8Si-1.0Mn)钢具有优异的强度和韧性，而且成本较低，被广泛用于柔性软管的铠装层。但是由于其耐腐蚀性较差，可能会造成管道开裂，从而导致油气泄露，进而造成巨大的经济损失和严重的环境污染。
目前提高钢的耐腐蚀性能的方法，一方面是向钢中添加Cu、Cr和Mo等元素。Cu和Cr各自的氧化物可以在钢表面形成致密的氧化膜，阻止腐蚀介质的侵入，而Mo可以形成非晶态的保护层。虽然这种方式很有效，但是在提高其耐腐蚀性能的同时大大增加了制造成本，而且一系列的热处理工艺需要耗费大量的时间。
另一方面是对钢的表面做涂层处理。相关研究也有报道，专利(CN 106733545 A)公开了一种钢结构表面耐腐蚀处理方法。该发明通过依次对基体打磨、金属封闭底漆涂刷、重防腐涂料涂刷氯化橡胶面漆涂刷，并对各种油漆涂刷次数处理。可以看出该发明方法工艺较为复杂，耗时耗力，效率低，经济性差。
脉冲电流作为一种瞬时高能的处理手段，可以在极短的时间内改变金属材料的微观结构。对于30MnSi钢，脉冲电流可对其组织中的铁素体和珠光体的相对含量产生一定影响，从而有效提高其在海水中的耐腐蚀性能。相对于向钢中添加合金元素或对钢的表面做涂层处理，可大大提高效率，降低成本。本发明通过精确控制脉冲电流参数等条件，可有效改善30MnSi钢的耐腐蚀性能，降低其在海水中的腐蚀速率，从而保障海洋油气输送管道的正常服役，减少经济损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非传统的处理手段即利用脉冲电流快速有效提高30MnSi钢在海水中的耐腐蚀性能。利用该方法可以快速降低30MnSi钢在海水中的腐蚀速率，从而保障海洋油气输送管道的正常服役，减少经济损失。
本发明的构成：在室温下，通过控制脉冲电流参数：频率1Hz，脉宽100μs～200μs，电流密度10～4000A/mm2，作用时间100μs～1ms。通过脉冲电流可有效改善30MnSi钢的耐腐蚀性能。
一种脉冲电流快速提高30MnSi钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于对一定尺寸的商用30MnSi钢根据样品尺寸来选择合适的脉冲电流参数；将一定尺寸的30MnSi钢样品用夹具固定在脉冲电流设备上，随后调节脉冲电流参数，对样品进行脉冲处理；所述脉冲处理的参数范围：频率1Hz，脉宽100μs～200μs，电流密度范围10～4000A/mm2，作用时间100μs～1ms。
进一步地，根据样品尺寸来选择合适的脉冲电流参数。对尺寸为如图1所示的30MnSi钢进行脉冲电流处理，确定脉冲电流参数：频率1Hz，电流密度1200A/mm2，1500A/mm2和1600A/mm2，脉宽100μs。
进一步地，所述30MnSi钢进行脉冲处理在室温条件下进行。
本发明与现有的改善钢的耐腐蚀性的工艺相比，可以有效改善30MnSi钢的耐腐蚀性能，降低其在海水中的腐蚀速率，从而保障海洋油气输送管道的正常服役，减少经济损失。
附图说明
图1为脉冲处理30MnSi的样品尺寸。
图2为实施例1选用30MnSi钢脉冲处理前后的极化曲线。
图3为实施例2选用30MnSi钢脉冲处理前后的极化曲线。
图4为实施例3选用30MnSi钢脉冲处理前后的极化曲线。
具体实施方式
实施例1：
本实施例对30MnSi钢进行脉冲电流处理。具体步骤如下：
第一步：将一定尺寸的30MnSi钢样品用夹具固定在脉冲电流设备上，随后调节脉冲电流参数为频率1Hz，电流密度1200A/mm2，脉宽100μs，在室温下对样品施加脉冲电流。
第二步：通过浸泡腐蚀和动电位极化曲线，测定脉冲处理前后30MnSi钢的腐蚀速率。如表1和表2所示，采用本发明的脉冲处理方法后，30MnSi钢的腐蚀速率明显下降。同时，如图2所示，30MnSi钢的自腐蚀电位有所提高。
实施例2：
本实施例对30MnSi钢进行脉冲电流处理。具体步骤如下：
第一步：将一定尺寸的30MnSi钢样品用夹具固定在脉冲电流设备上，随后调节脉冲电流参数为频率1Hz，电流密度1500A/mm2，脉宽100μs，在室温下对样品施加脉冲电流。
第二步：通过浸泡腐蚀和动电位极化曲线，测定脉冲处理前后30MnSi钢的腐蚀速率。如表1和表2所示，采用本发明的脉冲处理方法后，30MnSi钢的腐蚀速率明显下降。同时，如图3所示，30MnSi钢的自腐蚀电位有所提高。
实施例3：
本实施例对30MnSi钢进行脉冲电流处理。具体步骤如下：
第一步：将一定尺寸的30MnSi钢样品用夹具固定在脉冲电流设备上，随后调节脉冲电流参数为频率1Hz，电流密度1600A/mm2，脉宽100μs，在室温下对样品施加脉冲电流。
第二步：通过浸泡腐蚀和动电位极化曲线，测定脉冲处理前后30MnSi钢的腐蚀速率。如表1和表2所示，采用本发明的脉冲处理方法后，30MnSi钢的腐蚀速率明显下降。同时，如图4所示，30MnSi钢的自腐蚀电位有所提高。
表1实施例选用30MnSi钢的浸泡腐蚀速率变化
脉冲电流处理前 脉冲电流处理后
实施例1 11.2mm/a 1.9mm/a
实施例2 11.2mm/a 4.4mm/a
实施例3 11.2mm/a 5.3mm/a
表2实施例选用30MnSi钢的电化学腐蚀速率变化
脉冲电流处理前 脉冲电流处理后
实施例1 2.2190mm/a 1.0178mm/a
实施例2 2.2190mm/a 1.0432mm/a
实施例3 2.2190mm/a 1.0739mm/a
以上所述，仅为本发明部分30MnSi钢试样的最佳具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构想加以等同替换相近材料、设备或调整相关技术参数，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种脉冲电流快速提高30MnSi钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于对一定尺寸的商用30MnSi钢根据样品尺寸来选择合适的脉冲电流参数；将一定尺寸的30MnSi钢样品用夹具固定在脉冲电流设备上，随后调节脉冲电流参数，对样品进行脉冲处理；所述脉冲处理的参数范围：频率1Hz，脉宽100μs～200μs，电流密度范围10～4000A/mm2，作用时间100μs～1ms。
2.如权利要求1所述脉冲电流快速提高30MnSi钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于对30MnSi钢进行脉冲电流处理，确定脉冲电流参数：频率1Hz，电流密度1200A/mm2，1500A/mm2和1600A/mm2，脉宽100μs。
3.如权利要求1所述脉冲电流快速提高30MnSi钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于所述30MnSi钢进行脉冲处理在室温条件下进行。
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